一种可燃气体放散处理系统及方法与流程

本发明属于气体处理技术领域，具体涉及一种可燃气体放散处理系统及方法。

背景技术：

在石油、化工、冶金等行业的生产过程中，产生的大量有毒、可燃气体在不符合回收条件时只能放散，若直接排入大气会造成严重污染，危害人们的生命安全，通常通过可燃气体放散系统进行无害化处理后排放。

可燃气体放散系统是石油、化工、冶金等行业的一个安全设施，其功能是确保生产装置在正常运行或事故时能够将排放的可燃气体安全的、可靠的在放散塔的燃烧器中烧掉，并满足环境排放要求。

例如在钢铁行业的转炉生产过程中，产生大量含一氧化碳的烟气，通常对其回收利用。当烟气中o2气体含量或co气体含量不满足回收条件时，则通过切换站将产物气体导入放散系统进行放散，放散烟气经点火装置点火燃烧后排放至大气。然而，现有的放散系统存在以下几个问题：（1）由于气体成分不达标（co≤30%或o2＞2%）而放散，放散气中所含有的大量可燃气体未被利用，造成资源的严重浪费；（2）放散系统设置的点火燃烧反应器和吹扫系统需要消耗大量的燃料和氮气；（3）当放散气中可燃气含量较低时，存在点火不畅或燃烧不完全，导致有毒气体排放污染环境。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有放散系统中存在的上述问题，提供一种可燃气体放散处理系统，通过化学链燃烧方式处理放散可燃气体，实现资源的充分利用和环保排放。

本发明的技术方案是提供了一种可燃气体放散处理系统，包括第一燃烧反应器，第二燃烧反应器，换向阀一，换向阀二，以及用于输入可燃气体/空气的第一进气管道和第二进气管道，用于输出燃烧反应后气体的第一出气管道和第二出气管道；所述第一燃烧反应器和第二燃烧反应器内分别填充有氧化态载氧体和还原态载氧体，所述第一燃烧反应器和第二燃烧反应器的进气口通过换向阀一分别连接第一进气管道和第二进气管道，所述第一燃烧反应器和第二燃烧反应器的出气口通过换向阀二分别连接第一出气管道和第二出气管道。

进一步的，上述可燃气体放散处理系统还包括第一换热器，所述第一进气管道和第一出气管道分别与该第一换热器内的低温管路和高温管路相连通。

进一步的，上述可燃气体放散处理系统还包括第二换热器，所述第二进气管道和第二出气管道分别与该第二换热器内的低温管路和高温管路相连通。

进一步的，上述可燃气体放散处理系统还包括余热回收装置，所述余热回收装置设置在第二出气管道上，且位于换向阀二和第二燃烧反应器之间。

进一步的，所述第一进气管道和第二进气管道上均设置有气体流量控制阀。

进一步的，所述氧化态载氧体和还原态载氧体均为ni基、cu基、fe基、co基、mn基载氧体中一种或两种的混合物。

另外，本发明还提供了采用上述可燃气体放散处理系统进行可燃气体放散处理的方法，包括如下步骤：

1)可燃气体由第一进气管道通过换向阀一进入第一燃烧反应器，与第一燃烧反应器中的氧化态载氧体发生氧化反应，氧化态载氧体被还原成还原态载氧体，反应后的产物气体通过换向阀二进入第一出气管道排放；

2)空气由第二进气管道通过换向阀二进入第二燃烧反应器，与第二燃烧反应器中的还原态载氧体发生氧化再生反应，还原态载氧体被氧化成氧化态载氧体，反应后的贫氧空气通过换向阀二进入第二出气管道排放；

3)分别检测第一燃烧反应器内反应产物中一氧化碳浓度和第二燃烧反应器内反应产物中氧气浓度，若一氧化碳浓度和氧气浓度均分别达到其设定值时，则同时切换换向阀一和换向阀二，使可燃气体进入第二燃烧反应器，空气进入第一燃烧反应器。

进一步的，所述步骤3)中一氧化碳浓度和氧气浓度均通过气体成分检测仪进行检测。

进一步的，所述步骤3)中一氧化碳浓度的设定值不大于可燃气体中一氧化碳浓度，氧气浓度的设定值不大于空气中氧气浓度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种可燃气体放散处理系统通过化学链燃烧方式处理可燃气体，可以安全高效的处理放散可燃气体，尤其是低浓度的放散可燃气体，实现了放散可燃气体的资源化和无害化排放；同时通过设置两个燃烧反应器，采用换向阀控制换向燃烧的方式，实现了连续化处理放散可燃气体，提高了该系统对可燃气体放散处理效率。

(2)本发明提供的这种可燃气体放散处理系统通过两个换热器和余热回收装置对化学链燃烧后排出的高温气体进行余热回收利用，实现能源资源的有效利用，同时利用高温排出气体对可燃气体和空气预热，提高了燃烧反应器中反应效率，降低燃烧反应的能源消耗。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明可燃气体放散处理系统的结构示意图。

附图标记说明：1、第一换热器；2、第一进气管道；3、第一燃烧反应器；4、换向阀一；5、第二燃烧反应器；6、第二进气管道；7、第二换热器；8、余热回收装置；9、第二出气管道；10、换向阀二；11、第一出气管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1所示，本实施例提供了一种可燃气体放散处理系统，包括第一燃烧反应器3，第二燃烧反应器5，换向阀一4，换向阀二10，以及用于输入可燃气体/空气的第一进气管道2和第二进气管道6，用于输出燃烧反应后气体的第一出气管道11和第二出气管道9；在第一进气管道2和第二进气管道6中，其中一个用于进可燃气体，另一个则用于进空气，所述第一燃烧反应器3和第二燃烧反应器5内分别填充有氧化态载氧体和还原态载氧体，可燃气体通入到填充氧化态载氧体的燃烧反应器中，发生氧化反应，而使得可燃气体无害化排放，空气则通入填充还原态载氧体的燃烧反应器中，使还原态载氧体氧化成氧化态载氧体，用于氧化可燃气体；而其中，所述氧化态载氧体和还原态载氧体均为ni基、cu基、fe基、co基、mn基载氧体中一种或两种的混合物。所述第一燃烧反应器3和第二燃烧反应器5的进气口通过换向阀一4分别连接第一进气管道2和第二进气管道6，所述第一燃烧反应器3和第二燃烧反应器5的出气口通过换向阀二10分别连接第一出气管道11和第二出气管道9，通过换向阀一4和换向阀二10的控制，可使得可燃气体在第一燃烧反应器3和第二燃烧反应器5中切换反应，实现了连续化处理放散可燃气体，提高了放散可燃气体处理效率。

作为一种优化的实施方式，由于燃烧反应器中发生反应时会放出热量，其从燃烧反应器中排出的气体为高温气体，为了能充分利用这部分热量，该可燃气体放散处理系统还包括第一换热器1，所述第一进气管道2和第一出气管道11分别与该第一换热器1内的低温管路和高温管路相连通，第一进气管道2内输入至燃烧反应器的气体从第一换热器1的低温管路中通过，同时燃烧反应器中排出的高温气体从第一换热器1的高温管路中通过，燃烧反应器中的输入气体和排出气体在第一换热器1中进行换热，从而充分回收利用排出气体的热量，避免能源的浪费。同理，该可燃气体放散处理系统还可包括第二换热器7，所述第二进气管道6和第二出气管道9分别与该第二换热器7内的低温管路和高温管路相连通。

进一步优化的，还可将第一燃烧反应器3或第二燃烧反应器5中排出气体的热量用于工业生产，如上述可燃气体放散处理系统还包括余热回收装置6，该余热回收装置6为余热锅炉，所述余热回收装置6设置在第二出气管道9上，且位于换向阀二10和第二燃烧反应器7之间，通过余热回收装置8回收第二燃烧反应器5中排出气体的热量，用于产生蒸汽进行工业生产，有效避免能源资源的浪费。

进一步的，为了保证第一燃烧反应器3和第二燃烧反应器5中反应速率和效率，所述第一进气管道2和第二进气管道6上均设置有气体流量控制阀（图中未标示），通过气体流量控制阀控制进入第一燃烧反应器3和第二燃烧反应器5中反应气体的量，保证通入的反应气体能充分与燃烧反应器中的载氧体接触并反应。

采用上述可燃气体放散处理系统进行可燃气体放散处理的方法，具体过程如下：

首先，可燃气体经过第一换热器1预热后，由第一进气管道2通过换向阀一4进入第一燃烧反应器3，在第一燃烧反应器3中，可燃气体与氧化态载氧体发生氧化反应，氧化态载氧体被还原成还原态载氧体，可燃气体中co被氧化成co2，反应后的产物气体离开第一燃烧反应器3后，通过换向阀二10由第一出气管道11进入第一换热器1与可燃气体换热，降温后的产物气体直接排放。

而与此同时，空气则由经过第二换热器7预热后，由第二进气管道6通过换向阀一4进入第二燃烧反应器5，在第二燃烧反应器5中，空气中的氧气与第二燃烧反应器5中的还原态载氧体发生氧化再生反应，使还原态载氧体被氧化成氧化态载氧体，空气变成高温贫氧空气，高温贫氧空气离开第二燃烧反应器5后，通过换向阀二10由第二出气管道9进入余热回收装置8回收余热产生蒸汽，换热后的贫氧空气进入第二换热器7与通入的空气换热，进一步对其余热回收，降温后的贫氧空气直接排放。

之后，分别检测第一燃烧反应器3内反应产物中一氧化碳浓度和第二燃烧反应器5内反应产物中氧气浓度，其中，一氧化碳浓度和氧气浓度可通过气体成分检测仪进行实时监控检测。当检测到第一燃烧反应器3中还原反应的产物中一氧化碳浓度与通入的可燃气体中一氧化碳浓度变化不大时，表明此时第一燃烧反应器3中氧化态载氧体与可燃气体中一氧化碳反应较慢，不利于对可燃气体的高效处理，而同时第二燃烧反应器5中氧化反应的产物中氧气浓度与通入的空气中氧气浓度变化不大时，表明此时第二燃烧反应器5中还原态载氧体已被氧化成氧化态载氧体，这时可同时切换换向阀一4和换向阀二10，使可燃气体进入第二燃烧反应器5中反应，空气进入第一燃烧反应器3反应，这样可燃气体可继续在第二燃烧反应器5中与已被氧化的载氧体反应；如此重复上述过程，实现对可燃气体的连续化放散处理。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。